植物miRNA的分子特征及其在逆境中的响应机制

逆境胁迫是影响植物生长发育、生物产量与品质形成的主要因素之一。通过诱导表达抗逆有关的编码基因与部分非编码基因是植物响应逆境的主要方式。miRNA作为一种非编码基因在植物生长、发育以及抗逆等过程中起重要的调控作用。研究表明:逆境胁迫下miRNA可以形成miRNA诱导沉默复合物(miRNA-induced silencing complex,miRISC),并与靶mRNA互补配对结合,进而引起靶mRNA的降解或者抑制其翻译,从而实现对下游抗逆相关基因表达的调控,最终引起代谢与信号转导途径的变化实现对逆境的响应。本文从植物逆境胁迫下诱导miRNA的产生、靶基因的识别以及作用机制等方面进行了综述。     

植物逆境miRNA研究进展

包括生物和非生物在内的多种逆境胁迫是植物正常生长和作物产量提高的重要限制性因素。植物在长期的进化过程中, 通过诱导表达某些抵御或防卫途径的关键基因来实现对胁迫的响应。研究表明, 逆境胁迫不仅会诱导植物蛋白质编码基因的表达, 也会诱导一些非蛋白质编码基因的表达, 这类非蛋白质编码基因的表达产物在植物的生长、发育和应对逆境胁迫等过程中起到重要的调控作用。miRNA(小分子RNA)就是这类非蛋白质编码基因产物中的重要类群, 研究发现, 多种逆境均会诱导miRNA的产生, 其作用是通过引导目的基因mRNA的降解和阻止翻译过程来调控靶基因, 最终通过形态或生理上的变化达到对逆境的适应。文章主要对植物逆境胁迫下miRNA的研究, 特别是逆境胁迫诱导miRNA的产生、靶基因调控以及miRNA在植物适应逆境胁迫过程中的作用进行了综述, 同时, 文章还对在逆境胁迫下植物miRNA的研究方法进行了初步的探讨。     

植物MicroRNA功能的研究进展

MicroRNA(miRNA)是真核生物基因表达的一类负调控因子,植物miRNA主要在转录水平上通过介导靶基因的甲基化、在转录后水平介导靶mRNA的切割或降低靶mRNA的翻译来调节基因的表达,从而调控植物器官的形态建成、生长发育、激素分泌与信号转导以及植物对逆境胁迫因素的应答能力。该文主要综述了近年来植物miRNA在植物生长发育、激素调节与信号转导以及逆境胁迫应答中的重要作用,并针对miRNA的网络调控特征提出了今后miRNA功能研究的方向。     

植物microRNA与逆境响应研究进展

MieroRNA(miRNA)是一类在生物体内普遍存在的非编码、长度约16～29 nt的小分子RNA,由内源基因编码,于转录后水平通过介导靶mRNA降解或翻译抑制调控基因表达,是真核细胞基因表达的重要调控因子.随着生物信息学与研究技术的发展,越来越多的植物miRNA得到预测和验证.逆境胁迫下,植物体诱导或下调相关miRNA表达,参与植物逆境生理调节与适应.文章综述了植物miRNA生物合成、与靶基因的作用方式,生物功能以及逆境胁迫响应miRNA,概要介绍了目前常用的miRNA研究方法.     

microRNA在植物逆境胁迫应答中的作用

逆境胁迫严重影响着全世界范围内的作物产量。为减少逆境胁迫损伤,植物在长期的进化过程中形成了多级别（转录、转录后和翻译、翻译后）的基因表达调控应答机制。最近研究发现,内源microRNA（miRNA）在植物逆境胁迫应答中具有重要的调节作用。在逆境胁迫发生时,一些miRNA会表达上调,而另一些miRNA会表达下调;miRNA正是通过下调胁迫应答过程的负调节子靶基因和上调胁迫应答过程中的正调节子靶基因,来执行生理调控功能。通过综述miRNA在植物逆境应答中的作用,以期全面的了解逆境胁迫调控网络。     

miRNA在植物响应高温胁迫中的研究进展

microRNA(miRNA)是一类由20-24个核苷酸组成的小的非编码RNA,通常通过序列互补降解或抑制其靶标基因转录后的翻译过程,从而在转录后水平上调控基因的表达。miRNA在植物基因组中普遍存在,作为一类重要的调节因子参与到植物的生长发育与逆境响应中。目前,已有研究表明高温除了诱导植物编码基因表达发生改变之外,一些非编码RNA的表达也发生了显著改变,其中miRNA作为重要的非编码RNA,参与了植物的高温胁迫响应。对植物miRNA的合成途径,作用机制以及主要功能进行了扼要阐述,重点阐述了高温胁迫下植物miRNA的作用机制,旨在为mi RNA在植物抵抗高温胁迫中的研究与应用提供新的思路。     

植物逆境胁迫相关miRNA研究进展

MicroRNAs(mi RNAs)是一类内源性小分子的非编码RNA,它通过对其靶基因mRNA的降解或抑制翻译来调控基因表达,进而参与调控植物相关生理活动。在逆境胁迫下,植物中的一些miRNA通过迅速表达并作用于某些与逆境相关的基因,以启动植物的某些抗逆信号系统,进而提高植物对不良环境的适应能力。就miRNA的产生、作用方式、研究方法及其在植物在逆境胁迫中的抗逆作用机制研究进行了综述,并对植物miRNA的研究发展趋势进行了展望。     

植物成熟microRNA转录后修饰与降解的研究进展

microRNA(miRNA)是一类长度为20–24 nt的内源小RNA,广泛存在于各种植物体内,参与调控植物器官的形态建成、激素应答、逆境胁迫和营养代谢等一系列过程。虽然miRNA生物合成和功能研究已取得了很大进展,但关于植物成熟miRNA的转录后修饰和降解的研究却报道较少。一方面miRNA如同其它RNA存在半衰期,其降解对于调控细胞内miRNA含量起重要作用,从而调控植物的生长发育或胁迫响应等过程;另一方面,成熟miRNA存在转录后修饰,可影响miRNA的稳定性,最终影响其活性。该文着重从植物成熟miRNA的转录后修饰和降解等方面进行了综述。     

园林植物microRNA研究进展

microRNA(miRNA)是一种长度为19-24个核苷酸的内源性非编码小RNA,它能够在转录后水平通过剪切、翻译抑制和DNA甲基化3种作用方式负调控目标基因,广泛存在于植物器官中,对植物的生长发育和响应环境刺激具有重要的调控作用。目前在园林植物中关于miRNA的研究还相对较少,但也取得了一定的成果。已有的研究表明,miRNA不仅能够参与园林植物胚胎发育、叶片发育、分枝发育、花发育、果实发育以及发育时序的转变等生长发育过程;而且对园林植物的次级代谢及信号转导具有一定的调控作用,其靶基因通常为一些与次级代谢产物相关的信号分子。除此以外,许多miRNA在园林植物感受生物及非生物逆境胁迫并产生适应性的过程中也发挥重要作用。因此,综述了植物miRNA的生物合成和作用机制,重点介绍了miRNA在园林植物生长发育、次级代谢及信号转导及逆境胁迫等方面的生物学功能,以期为园林植物中miRNA的深入研究提供一定的借鉴和参考。     

miRNA在植物病原调控方面的研究进展

miRNA是一类在真核生物体内普遍存在的,长度在22 nt左右的单链小RNA分子。大量研究发现,miRNA可广泛参与植物的生长发育、新陈代谢、物质运输、逆境响应及病原防御等多种生理生化过程。目前已经从植物中鉴定到大量的miRNA,但其中参与植物病原调控相关miRNA的研究较少。miRNA作为一种重要的转录调控因子,可参与调控病原相关分子模式触发的免疫反应和效应因子触发的免疫反应。拟南芥中,miRNA393通过靶向生长素受体基因对植物生长素进行负调控,从而在抵御细菌侵染方面发挥作用;水稻中,miRNA528可响应水稻条纹病毒(RSV)的侵染,人为提高miRNA528水平有助于维持水稻对RSV的抗性。阐述了miRNA的作用机制,与植物细菌、真菌和病毒侵染相关的miRNA研究进展,总结了葡萄,苹果,梨和桃等具有重要经济价值果树中病原调控相关miRNA研究情况,旨在为今后miRNA在植物,特别是在果树抗病研究方面提供全面的理论依据。     

Expression patterns of microRNAs in different organs and developmental stages of a superhybrid rice LYP9 and its parental lines

Heterosis is an important phenomenon, and the molecular mechanisms underlying heterosis are still enigmatic. microRNAs (miRNAs) play vital roles in many aspects of plant development. A set of miRNAs was selected to investigate the roles of miRNAs in heterosis displayed in a superhybrid rice. We analysed the expression patterns of miRNAs in different organs and developmental stages of the superhybrid rice and its parental lines. All possible modes of miRNA action were observed, including additive, high‐ and low‐parent value, above high‐ and below low‐parent value. Different organs and developmental stages exhibited different modes of miRNA expression. Overall, the non‐additive mode is the predominant expression pattern of miRNAs observed in this superhybrid. Many heterotic QTL intervals harbour miRNAs, whose expression patterns reveal their specific roles in different organs and developmental stages. miRNAs regulate the expression levels of target genes that have important functions in plant development. The predominant non‐additive mode of miRNA expression pattern in the hybrid suggests that miRNAs play critical roles in hybrid development, in particular, those miRNAs located in the heterotic QTL intervals may have important roles in heterosis. Our research sheds new light on understanding of the molecular mechanisms of heterosis.     

植物miRNA参与调控作物农艺性状的研究进展

植物microRNA (miRNA)是一类长度约为20～24 nt的内源非编码小RNA,它们通过在转录后水平调控靶基因的表达,在植物的生长发育、逆境响应和环境适应等过程中起着关键作用. miRNA对水稻、玉米、大豆等重要经济作物的农艺性状也起着重要的调控作用,在改良农作物性状上具有重大的应用潜能.本文重点介绍了参与作物农艺性状(如株型、花期、种子发育及抗逆等)调控的关键miRNA及其调控途径,同时总结了miRNA参与作物性状改良的主要研究方法和手段,并讨论了miRNA在作物性状改良应用中的前景.     

MicroRNAs in the shoot apical meristem of soybean

Plant microRNAs (miRNAs) play crucial regulatory roles in various developmental processes. In this study, we characterize the miRNA profile of the shoot apical meristem (SAM) of an important legume crop, soybean, by integrating high-throughput sequencing data with miRNA microarray analysis. A total of 8423 non-redundant sRNAs were obtained from two libraries derived from micro-dissected SAM or mature leaf tissue. Sequence analysis allowed the identification of 32 conserved miRNA families as well as 8 putative novel miRNAs. Subsequent miRNA profiling with microarrays verified the expression of the majority of these conserved and novel miRNAs. It is noteworthy that several miRNAs* were expressed at a level similar to or higher than their corresponding mature miRNAs in SAM or mature leaf, suggesting a possible biological function for the star species. In situ hybridization analysis revealed a distinct spatial localization pattern for a conserved miRNA, miR166, and its star speciessuggesting that they serve different roles in regulating leaf development. Furthermore, localization studies showed that a novel soybean miRNA, miR4422a, was nuclear-localized. This study also indicated a novel expression pattern of miR390 in soybean. Our approach identified potential key regulators and provided vital spatial information towards understanding the regulatory circuits in the SAM of soybean during shoot development.     

蒙古沙冬青保守microRNAs的鉴定及靶基因预测

蒙古沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)是生长在荒漠中的木本植物, 对于我国西北部干旱、半干旱区域的植被维护与恢复具有重要价值。蒙古沙冬青对干旱、低温等多种逆境具有较高的耐受性, 是研究林木耐受逆境生理与分子机制的合适材料。MicroRNA(miRNA)是一类长度约为21个核苷酸的内源性非编码小分子RNA, 在植物生长发育和逆境应答等生物学过程中发挥着重要的调控作用。目前, 许多植物物种的miRNAs已经获得鉴定, 但未见蒙古沙冬青miRNAs的相关报道。文章应用高通量测序和生物信息学分析方法对蒙古沙冬青幼苗保守miRNAs的类型、表达丰度以及靶基因进行了分析和预测。共鉴定了10个家族的19种保守miRNAs, 其表达丰度介于55~1920269个拷贝之间。通过在线软件psRNATarget预测了其中14个保守miRNAs的靶基因。对于这些靶基因的功能分析表明, 蒙古沙冬青的保守miRNA主要通过转录调控、激素信号途径、物质代谢和胁迫应答等生物学过程参与植物生长发育和环境响应。     

Identification of miRNAs and Their Target Genes in Peach (Prunus persica L.) Using High-Throughput Sequencing and Degradome Analysis

MicroRNAs play critical roles in various biological and metabolic processes. The function of miRNAs has been widely studied in model plants such as Arabidopsis and rice. However, the number of identified miRNAs and related miRNA targets in peach (Prunus persica) is limited. To understand further the relationship between miRNAs and their target genes during tissue development in peach, a small RNA library and three degradome libraries were constructed from three tissues for deep sequencing. We identified 117 conserved miRNAs and 186 novel miRNA candidates in peach by deep sequencing and 19 conserved miRNAs and 13 novel miRNAs were further evaluated for their expression by RT-qPCR. The number of gene targets that were identified for 26 conserved miRNA families and 38 novel miRNA candidates, were 172 and 87, respectively. Some of the identified miRNA targets were abundantly represented as conserved miRNA targets in plant. However, some of them were first identified and showed important roles in peach development. Our study provides information concerning the regulatory network of miRNAs in peach and advances our understanding of miRNA functions during tissue development.